一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：S1:采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中含有但不限于钠盐S2对飞灰进行水洗，将水不溶物分离，可溶性盐溶解，形成盐溶液S3:分盐结晶，将飞灰溶液中钠盐分别提取结晶；S4:通过化学反应，利用步骤S3所述钠盐反应生成碳酸氢钠；S5:上述过程S4中生成的碳酸氢钠返回至干法脱酸流程中，作为反应物对焚烧烟气进行净化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法
本专利技术涉及环保领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰资源化循环利用方法。
技术介绍
垃圾焚烧过程中产生的烟气含有大量的酸性气体、重金属、二噁英等有害成分，排放前需要对其进行脱酸等净化处理。对烟气脱酸，烟气净化后产生垃圾焚烧总量3％～5％的飞灰，飞灰中含有重金属、二噁英等有害成分，飞灰被定义为危险固体废弃物(HW18)。具统计2020年全国垃圾焚烧飞灰总量将达到1000万吨，目前的处理工艺绝大部分采用螯合固化填埋的办法处置，不仅会占用大量的土地资源，同时螯合填埋还存在二次污染的风险，因而垃圾焚烧飞灰的资源化、无害化利用具有重要意义。采用碳酸氢钠(小苏打)为反应剂的烟气干法脱酸工艺在欧美已经成熟应用超过20年，其净化效果好，能实现超低排放。干法烟气净化不仅可用于煤电厂、垃圾焚烧厂，还可广泛地用于玻璃、水泥、冶金等行业的工业炉。采用小苏打干法烟气净化可以实现烟气超低排放，同时在垃圾焚烧飞灰实现循环资源化利用。碳酸氢钠用于烟气净化的基本原理在于碳酸氢钠作烟气净化的反应剂，通过化学反应去除烟气中的酸性气体。此工艺将碳酸氢钠细粉直接喷入高温烟气。在高温下碳酸氢钠分解生成碳酸钠Na2CO3、H2O和CO2。新产生的碳酸钠Na2CO3在生成瞬间有高度的反应活性，可高效地与烟气中的酸性物质进行反应。SOX的去除率达到95％以上，HCl的去除率可以达到99％以上，主要化学反应方程式如下：2NaHCO3＝＝Na2CO3+CO2+H2ONa2CO3+SO2+0.5O2＝＝Na2SO4+CO2Na2CO3+2HCl＝＝2NaCl+CO2+H2ONa2CO3+2HF＝＝2NaF+CO2+H2O……但是在中国，因成本因素在垃圾焚烧行业采用石灰浆半干法烟气净化工艺，产生的飞灰经螯合固化后填埋。采用小苏打干法脱酸过程中产生的飞灰主要成分如下：
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰资源化循环利用方法，对垃圾焚烧产生的烟气利用小苏打干法脱酸净化烟气，产生的飞灰进行完全资源化利用。不仅实现了飞灰的完全零填埋，同时由于不同的组分得以利用使得飞灰处置综合成本降低，实现可持续经济运行。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：S1:采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中含有但不限于钠盐；S2对飞灰进行水洗，将水不溶物分离，可溶性盐溶解，形成盐溶液；S3:分盐结晶，将飞灰溶液中钠盐分别提取结晶；S4:通过化学反应，利用步骤S3所述钠盐反应生成碳酸氢钠；S5:上述过程S4中生成的碳酸氢钠返回至干法脱酸流程中，作为反应物对焚烧烟气进行净化处理。作为一种优选技术方案，所述钠盐包括氯化钠和硫酸钠。作为一种优选技术方案，采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中还包括钾盐，在上述步骤S3中，分盐结晶过程，将钾盐提取结晶。作为一种优选技术方案，所述钾盐为氯化钾和/或硫酸钾。作为一种优选技术方案，上述步骤S1中，分离出来后的水不溶物作建材原料，资源化处理。作为一种优选技术方案，通过化学反应，将钾盐转化为氯化钾和/或硫酸钾。作为一种优选技术方案，上述步骤S4中，所述钠盐反应生成碳酸氢钠过程中，产生副产物铵盐。作为一种优选技术方案，所述硫酸钠指包含结晶水的硫酸钠和/或不包含结晶水的硫酸钠。作为一种优选技术方案，上述步骤S1中，水洗产生的盐溶液在分盐结晶之前进行净化精制，过程为：加入硫化物沉淀剂对盐溶液中重金属离子沉淀去除。作为一种优选技术方案，上述步骤S1中，水洗产生的盐溶液在分盐结晶之前进行净化精制，过程为：加入酸，中和碳酸根离子。作为一种优选技术方案，上述步骤S2中，采用分盐结晶将钠盐从盐溶液中分离出来，具体包括以下步骤：S201：采用低温冷冻结晶的方法，从盐溶液中分出硫酸钠晶体；S202：采用蒸发结晶的方法，从盐溶液中分出氯化钠晶体。作为一种优选技术方案，在上述步骤S201和上述步骤S202之间还包括去除残余硫酸根离子的步骤，去除硫酸根的方式为T1或T2：T1：采用钡盐或钙盐去除盐溶液中剩余的硫酸根离子；T2：用膜技术分离出盐溶液中剩余的硫酸根离子。作为一种优选技术方案，采用冷冻结晶分离出盐溶液中的钾盐，具体步骤为：经过上述步骤S202后的溶液再次进行冷冻结晶，析出氯化钾晶体。作为一种优选技术方案，将冷冻结晶析出氯化钾晶体后的母液返回上述步骤S202中，对残留的氯化钠再次蒸发结晶。作为一种优选技术方案，将步骤S3分盐结晶得到的钠盐晶体溶为水溶液后与碳酸氢根离子发生反应生成碳酸氢钠。作为一种优选技术方案，将步骤S3分盐结晶得到的氯化钠晶体溶为水溶液后与碳酸氢铵发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，氯化铵冷析结晶或冷冻结晶析出；将步骤S3分盐结晶得到的硫酸钠晶体溶为水溶液后与碳酸氢铵发生反应生成碳酸氢钠和硫酸铵，硫酸铵蒸发浓缩后冷析结晶或冷冻结晶析出。作为一种优选技术方案，若采用冷析结晶的方式得到氯化铵晶体或硫酸铵晶体，冷析结晶前去除母液中未完全反应的碳酸氢根和氯化钠，去除方法为以下方法中任意一种：F1：采用蒸氨的方法，将母液加热，使得其中的碳酸氢铵分解为二氧化碳和氨气；蒸发结晶析出氯化钠；F2：母液中加酸，中和碳酸根离子；蒸发结晶析出氯化钠；若采用冷冻结晶析出的方式得到氯化铵晶体或硫酸铵晶体，冷冻析出前需去除碳酸氢根，去除方法为以下方法中任意一种：Q1：采用蒸氨的方法，将母液加热，使得其中的碳酸氢铵分解为二氧化碳和氨气；Q2：母液中加酸，中和碳酸根离子。作为一种优选技术方案，将上述步骤S2中得到的氯化钾与步骤S2中得到硫酸钠溶于水溶液中，制得氯化钠和硫酸钾。作为一种优选技术方案，氯化钾与硫酸钠溶于水中，先生成钾芒硝晶体，为钾芒硝晶体生成过程；钾芒硝晶体和氯化钾在水溶中进行反应生成硫酸钾晶体，为硫酸钾晶体生成过程；剩余母液返回钾芒硝晶体生成过程。作为一种优选技术方案，一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，具体过程包括：(1)对垃圾焚烧烟气采用碳酸氢钠作为反应及脱酸；每天处置600吨生活垃圾的焚烧炉，产生的烟气9.8Nm3/h，喷入600目的碳酸氢钠细粉，每小时喷入量260kg，烟气净化后二氧化硫排放量低于50mg/Nm3,氯化氢低于5mg/Nm3,得到飞灰每小时500kg。(2)将脱酸净化产生的飞灰加入适量的水充分搅拌使得飞灰中的可溶性盐分尽可能的溶解于水中；(3)将溶解好的料液，进行固液分离，滤去水不溶物，在盐溶液中加入絮凝剂除去溶液中悬浮物，加入硫化物(硫化钠和/或硫化钾)深度净化溶液中的重金属等杂质。固液分离，得到精制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1:采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中含有但不限于钠盐；/nS2对飞灰进行水洗，将水不溶物分离，可溶性盐溶解，形成盐溶液；/nS3:分盐结晶，将飞灰溶液中钠盐分别提取结晶；/nS4:通过化学反应，利用步骤S3所述钠盐反应生成碳酸氢钠；/nS5:上述过程S4中生成的碳酸氢钠返回至干法脱酸流程中，作为反应物对焚烧烟气进行净化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中含有但不限于钠盐；
S2对飞灰进行水洗，将水不溶物分离，可溶性盐溶解，形成盐溶液；
S3:分盐结晶，将飞灰溶液中钠盐分别提取结晶；
S4:通过化学反应，利用步骤S3所述钠盐反应生成碳酸氢钠；
S5:上述过程S4中生成的碳酸氢钠返回至干法脱酸流程中，作为反应物对焚烧烟气进行净化处理。


2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，所述钠盐包括氯化钠和硫酸钠。


3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，采用NaHCO3作为反应物对垃圾焚烧烟气进行干法脱出酸性气体，产生的飞灰中还包括钾盐，在上述步骤S3中，分盐结晶过程，将钾盐提取结晶。


4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，所述钾盐为氯化钾和/或硫酸钾。


5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，上述步骤S1中，分离出来后的水不溶物作建材原料，资源化处理。


6.根据权利要求3～4任一项所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，通过化学反应，将钾盐转化为氯化钾和/或硫酸钾。


7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，上述步骤S4中，所述钠盐反应生成碳酸氢钠过程中，产生副产物铵盐。


8.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，所述硫酸钠指包含结晶水的硫酸钠和/或不包含结晶水的硫酸钠。


9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，上述步骤S1中，水洗产生的盐溶液在分盐结晶之前进行净化精制，过程为：加入硫化物沉淀剂对盐溶液中重金属离子沉淀去除。


10.根据权利要求1或9任一项所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，上述步骤S1中，水洗产生的盐溶液在分盐结晶之前进行净化精制，过程为：加入酸，中和碳酸根离子。


11.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰循环资源化利用方法，其特征在于，上述步骤S2中，采用分盐结晶将钠盐从盐溶液中分离出来，具体包括以下步骤：
S201：采用低温冷冻结晶的方法，从盐溶液中分出硫酸钠晶体；
S202：采用蒸发结晶的方法，从盐溶液中分出氯化钠晶体。


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【专利技术属性】
技术研发人员：吴宾，李波，刘琼芳，
申请(专利权)人：成都智圣丰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51